一、植物營養(yang)
植(zhi)物的(de)(de)(de)營(ying)養主(zhu)要來自約19種(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)（不包(bao)括(kuo)空(kong)氣中(zhong)的(de)(de)(de)碳和氧以及土壤(rang)中(zhong)的(de)(de)(de)水）。這些元(yuan)(yuan)素(su)大(da)致分為兩類：（植(zhi)物大(da)量(liang)(liang)需要的(de)(de)(de)）大(da)量(liang)(liang)營(ying)養元(yuan)(yuan)素(su)和（植(zhi)物微(wei)量(liang)(liang)需要的(de)(de)(de)）微(wei)量(liang)(liang)營(ying)養元(yuan)(yuan)素(su)。三種(zhong)主(zhu)要的(de)(de)(de)大(da)量(liang)(liang)營(ying)養元(yuan)(yuan)素(su)是氮、磷和鉀。農作(zuo)物的(de)(de)(de)產量(liang)(liang)主(zhu)要取決于土壤(rang)中(zhong)的(de)(de)(de)這三種(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)，但是，需要把它們轉(zhuan)換(huan)為植(zhi)物可(ke)吸收(shou)的(de)(de)(de)形式。這就是化肥的(de)(de)(de)作(zuo)用。
1. 化肥的種類
幾個世(shi)紀以(yi)來(lai)農民種地采用(yong)的(de)是有機肥，開采的(de)無(wu)機肥料非常有限。隨著英國農業(ye)革命(ming)和(he)后來(lai)20世(shi)紀的(de)綠色(se)革命(ming)，人(ren)類越來(lai)越多地依(yi)賴人(ren)造(zao)(zao)無(wu)機肥料。目前，全(quan)球有三分之一的(de)人(ren)口食用(yong)的(de)糧食是采用(yong)人(ren)造(zao)(zao)氮生產的(de)。
2. 化肥供應(ying)鏈
無機化肥的生產是化學供應(ying)鏈中(zhong)的一種(zhong)化工(gong)過程。我們(men)可簡(jian)單地(di)看一下(xia)這三種(zhong)大量(liang)元(yuan)素在工(gong)藝中(zhong)所起的作用。
二(er)、化肥
1. 磷
作為ATP的(de)組分(fen)之一，磷(lin)(lin)在植物的(de)光合作用(yong)(yong)中(zhong)起著至(zhi)關重要的(de)作用(yong)(yong)。磷(lin)(lin)是用(yong)(yong)來(lai)生產磷(lin)(lin)肥的(de)，是從含磷(lin)(lin)酸(suan)鹽(yan)礦物中(zhong)開采出(chu)來(lai)的(de)。在氮肥生產中(zhong)也(ye)使用(yong)(yong)磷(lin)(lin)酸(suan)。摩洛哥、中(zhong)國(guo)、南非(fei)、約旦和美國(guo)這五個國(guo)家控制著全(quan)球(qiu)磷(lin)(lin)酸(suan)鹽(yan)儲量(liang)的(de)90%。現(xian)在人們擔心幾十年(nian)后磷(lin)(lin)的(de)供應會耗盡(jin)。
2. 鉀
鉀對(dui)植物(wu)的(de)水分(fen)調節和(he)耐干(gan)旱非常重要。化(hua)肥中(zhong)所用(yong)的(de)鉀是碳酸(suan)鉀。碳酸(suan)鉀是從含碳酸(suan)鉀礦物(wu)中(zhong)可(ke)提取的(de)各種礦物(wu)鹽(yan)的(de)總稱。碳酸(suan)鉀最大的(de)生產(chan)國家是加(jia)拿大、俄羅斯(si)和(he)白俄羅斯(si)。鉀是地殼中(zhong)的(de)第七(qi)大元素(su)，但是，不斷增長的(de)需求導致其價格飛(fei)漲。
3. 氮(dan)
氮(dan)對所有(you)的(de)蛋白質都是(shi)非常重要的(de)。氮(dan)最(zui)常見(jian)于(yu)(yu)(yu)空(kong)氣中(zhong)(zhong)，但是(shi)這種(zhong)形式的(de)氮(dan)，植物(wu)是(shi)無(wu)法吸收的(de)。為了便于(yu)(yu)(yu)植物(wu)吸收，必須對氮(dan)進行“固定(ding)”或(huo)被土壤吸收。由于(yu)(yu)(yu)這種(zhong)自(zi)然生(sheng)成的(de)氮(dan)供(gong)應不足，就出現了提供(gong)各種(zhong)無(wu)機氮(dan)肥——如(ru)硫酸(suan)氨(an)，磷酸(suan)氨(an)和各種(zhong)以尿(niao)素為原料的(de)產(chan)品(pin)(pin)——的(de)產(chan)業，尿(niao)素可(ke)自(zi)然生(sheng)成（如(ru)哺乳(ru)類(lei)動物(wu)的(de)尿(niao)液中(zhong)(zhong)）或(huo)從(cong)氨(an)中(zhong)(zhong)提取，就是(shi)在化(hua)(hua)學反應中(zhong)(zhong)通過哈柏博施(shi)法進行生(sheng)產(chan)。尿(niao)素和其(qi)前身氨(an)除用于(yu)(yu)(yu)化(hua)(hua)肥外，還用于(yu)(yu)(yu)其(qi)他化(hua)(hua)工(gong)產(chan)品(pin)(pin)中(zhong)(zhong)。
4. 氨
要生產(chan)無機化肥(fei)，就需要采(cai)用化工工藝。氨是(shi)尿素和(he)其他無機氮肥(fei)的前身，它是(shi)采(cai)用哈(ha)柏(bo)博施(shi)法生產(chan)的，通(tong)過(guo)催化劑(ji)與蒸汽(qi)進行反應（蒸汽(qi)重整）生成(cheng)二氧化碳、蒸汽(qi)和(he)氫(qing)的混合物(wu)。最后采(cai)用鐵系催化劑(ji)，通(tong)過(guo)哈(ha)柏(bo)博施(shi)工藝來合成(cheng)氨。
5. 尿(niao)素
在所有(you)氮(dan)(dan)肥的組成中(zhong)，尿素的氮(dan)(dan)含量最高。尿素是(shi)氨(an)和(he)二氧化碳在壓力150～220巴，溫度范圍170～200℃的反應器(qi)中(zhong)進行反應生(sheng)成的。反應過程(cheng)生(sheng)成的化學物氨(an)基甲酸銨的腐蝕性很大(da)。
6. 化肥產業
最常見的(de)無機化(hua)肥是磷肥、鉀肥和氮肥。氮肥中的(de)一類磷酸氨就是通過用硫酸將磷酸化(hua)氨與(yu)磷酸的(de)作(zuo)用而(er)生(sheng)產(chan)(chan)出來的(de)。尿(niao)素生(sheng)產(chan)(chan)的(de)龍(long)頭(tou)企業公(gong)司(si)(si)是斯塔(ta)米(mi)卡邦(bang)（Stamicarbon）（現為(wei)MaireTecnimont公(gong)司(si)(si)的(de)子公(gong)司(si)(si)），該公(gong)司(si)(si)一直與(yu)Uhde公(gong)司(si)(si)和Sandvik公(gong)司(si)(si)合作(zuo)開發新的(de)生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝(yi)。
化肥生產(chan)主(zhu)要集(ji)中(zhong)在阿根廷、巴西、中(zhong)國、印度(du)和(he)其他亞太地區國家，中(zhong)東和(he)俄羅斯。這并不奇怪，這些國家正在經(jing)歷(li)著經(jing)濟(ji)快速增長，有些國家還經(jing)歷(li)著食品價格飛漲。投(tou)資規模可說明這一點(dian)，印度(du)農民化肥合作公司（IFFCO）計(ji)劃未來三年在印度(du)投(tou)資12億(yi)～13億(yi)美(mei)元進(jin)行擴(kuo)建。
三、不銹鋼(gang)
這里總結一下化肥生產所用不銹鋼的發展情況。Allegheny Ludlum不銹鋼公司生產的奧氏體(ti)不銹鋼AL 904LTM具有良好的耐腐蝕性能，適用于一般的化肥生產，特別是適用于硫酸和其他還原酸的生產。AL 904LTM用于化肥生產和其他工藝用途。
1. 硫酸
硫酸生產一般采用300系列奧氏體不銹鋼，特別是304不(bu)銹鋼(gang)、316L不銹鋼 和310S不銹鋼(gang) 。用于強硫酸生產的其他鋼種包括超級雙相不銹鋼ZERON 100和2507，奧氏體鋼種SandvikSXTM和ZeCor，這些鋼種均耐熱強酸的腐蝕。
2. 磷酸
在處理低濃度的磷酸時，使用304，在處理高濃度的磷酸時，使用耐腐蝕性更好的316不銹鋼和317L不銹(xiu)鋼。Sulzer公司提供磷酸生產中所需的，由654 SMO 超級不銹鋼制造的耐腐蝕耐磨損泵。超級雙相UNS 32520/UR52N+已成功用于攪拌器，由于具有優越的力學性能，完全可與N08904（904L不銹鋼） 媲美。
3. 氨
在(zai)氨生產(chan)工(gong)藝中(zhong)，絕大部分工(gong)藝的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)性為中(zhong)等腐(fu)蝕(shi)，所(suo)以(yi)(yi)一(yi)般采(cai)用(yong)300和(he)400系列(lie)(lie)不銹(xiu)鋼(gang)。這些鋼(gang)種(zhong)(zhong)用(yong)于制(zhi)造重(zhong)整器(qi)，二氧化碳去(qu)除(chu)裝置，氨的(de)(de)(de)合(he)成，葉輪機(ji)械，冷卻裝置和(he)冷凝器(qi)。在(zai)氨的(de)(de)(de)合(he)成過程中(zhong)，生成具有腐(fu)蝕(shi)性的(de)(de)(de)氨基甲酸銨(an)，所(suo)以(yi)(yi)需要使(shi)用(yong)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)性能(neng)更(geng)好的(de)(de)(de)鋼(gang)種(zhong)(zhong)，如ASTM 430，UNSS44625和(he)UNS S44626。為了耐(nai)(nai)氯化物腐(fu)蝕(shi)，熱交(jiao)換器(qi)采(cai)用(yong)雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)。管道和(he)儲(chu)罐可采(cai)用(yong)Outokumpu公司生產(chan)的(de)(de)(de)經濟型(xing)雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)LDX 2101，這種(zhong)(zhong)雙(shuang)相(xiang)鋼(gang)的(de)(de)(de)力學性能(neng)好，可降低(di)使(shi)用(yong)材料的(de)(de)(de)壁厚，節(jie)約材料和(he)制(zhi)造費用(yong)，而且該鋼(gang)種(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)性能(neng)（耐(nai)(nai)點蝕(shi)和(he)應力腐(fu)蝕(shi)斷裂(lie)）優于標準的(de)(de)(de)300系列(lie)(lie)不銹(xiu)鋼(gang)。
4. 尿素(su)
近年來，制(zhi)造尿素生產設(she)備采(cai)用的標準鋼(gang)種(zhong)是改進型(xing)316L，即(ji)316L MOD或(huo)316L Urea，腐蝕性較嚴重的區域采(cai)用的是更高(gao)(gao)合金含量的不銹鋼(gang)，Urea25/22/2（25Cr，22Ni，2Mo），是低(di)碳(tan)、低(di)硅和高(gao)(gao)氮含量的改進型(xing)310L奧氏體不銹鋼(gang)。
在尿(niao)素生產(chan)中(zhong)，腐(fu)蝕不(bu)僅受到氨基甲酸(suan)酯水平的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響，而且還(huan)受到氨與二(er)氧化(hua)碳比的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響和氧含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響。缺少氧氣會使(shi)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)發生腐(fu)蝕，所以(yi)最好使(shi)用耐最低(di)氧含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)種(zhong)，如Urea25/22/2。Sandvik2RE69TM是(shi)Urea25/22/2的(de)(de)(de)(de)(de)改進型，可用于(yu)尿(niao)素生產(chan)工藝(yi)中(zhong)條件最苛刻的(de)(de)(de)(de)(de)區域。印度農民化(hua)肥(fei)合作(zuo)公司（IFFCO）位(wei)于(yu)Kalol的(de)(de)(de)(de)(de)尿(niao)素廠的(de)(de)(de)(de)(de)氣提(ti)塔中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)管道就(jiu)是(shi)采用這(zhe)種(zhong)材料制造的(de)(de)(de)(de)(de)，氣提(ti)塔內的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力和溫度是(shi)最高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)。管道已使(shi)用了(le)25年以(yi)上(shang)。還(huan)有一種(zhong)雙(shuang)相鋼(gang)種(zhong)可用于(yu)制造尿(niao)素生產(chan)設備，這(zhe)就(jiu)是(shi)住(zhu)友(you)金屬工業和東洋工程公司生產(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)DP28WTM。這(zhe)種(zhong)雙(shuang)相鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)鉻含(han)量(liang)高(gao)(gao)，鎳含(han)量(liang)較(jiao)低(di)，所以(yi)具有良好的(de)(de)(de)(de)(de)再(zai)鈍化(hua)性能，而且非(fei)常耐應(ying)力腐(fu)蝕斷裂和氨甲酸(suan)溶液(ye)和氯化(hua)物(wu)溶液(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕。
Sandvik公(gong)司和斯塔米卡邦（Stamicarbon）公(gong)司合作開發(fa)了一種用(yong)于現代尿(niao)素(su)廠無氧環境的先進雙相(xiang)鋼SafurexTM。通(tong)過采用(yong)雙相(xiang)鋼SafurexTM，斯塔米卡邦（Stamicarbon）公(gong)司對尿(niao)素(su)生產工藝進行簡化，去掉了風(feng)機、氫氣(qi)轉(zhuan)換器(qi)、高壓洗(xi)滌器(qi)和高壓氨噴(pen)射(she)器(qi)。
在(zai)尿(niao)素生產過(guo)程中，氨（NH3）氣提塔通(tong)常是采用(yong)鈦(tai)制(zhi)造的。但是，為防(fang)止鈦(tai)被沖(chong)蝕，需要為鈦(tai)加一層(ceng)覆(fu)層(ceng)。為了(le)解決這一問題，Snamprogetti公(gong)司（Saipem公(gong)司的下屬公(gong)司）與ATI Wahchang公(gong)司合作開發出了(le)OmegabondTM先進管道(dao)，在(zai)這種管道(dao)中，利(li)用(yong)固態接合技(ji)術將(jiang)鋯粘(zhan)結到(dao)了(le)鈦(tai)上。海灣石(shi)化公(gong)司（GPIC）首(shou)先在(zai)巴(ba)林(lin)的大型設備上采用(yong)了(le)這種管道(dao)（該設備于2009年投產運行），后(hou)來又(you)有兩家公(gong)司采用(yong)了(le)這種管道(dao)。
四、結論
糧食是(shi)人(ren)類(lei)的(de)基(ji)本需(xu)求，同時對人(ren)造化肥(fei)的(de)依(yi)賴繼續增加(jia)，這是(shi)不銹(xiu)鋼的(de)現(xian)成市場。然而，僅提(ti)供產(chan)品，等待用(yong)戶上(shang)門(men)訂貨還遠(yuan)遠(yuan)不夠。只有鋼鐵生產(chan)廠家與(yu)用(yong)戶密(mi)切合作(zuo)才會達(da)到雙贏。這些合作(zuo)為我(wo)們的(de)未(wei)來提(ti)供了樣板，不僅是(shi)在化肥(fei)生產(chan)領域，而且(qie)在整(zheng)個加(jia)工制造領域。
